接口Comparable
我们在字符串中见到过CompareTo方法,知道这个方法是用于比较字符串顺序的,根据字典顺序进行排序。Java中很多类也都有CompareTo方法，甚至于排序算法的底层组成也是依赖于比较的，而这个比较就是依赖于各种数据类型的CompareTo或者Compare方法。Java中所有的compareTo方法都源于一个接口，那就是Comparable。这个接口只有一个方法，那就是CompareTo。所有想要具有比较功能的类，都建议实现这个接口，而非是自己定义这个功能，这是面向对象的概念（将具有相同功能的事物抽象到一个共同的类或接口），并且为了多态也建议通过实现接口来进行向上转型，通过接口来操作具体实现，这也是面向接口编程要求我们做的。下面我们来具体了解一下Comparable接口。
1. 接口概述
查看API我们发现对Comparable定义如下：
public interface Comparable<T>
此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过 Collections.sort（和 Arrays.sort）进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
对于类 C(Collections) 的每一个 e1 (Element)和 e2 来说，当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与 e1.equals(e2) 具有相同的 boolean 值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。注意，null 不是任何类的实例，即使 e.equals(null) 返回 false，e.compareTo(null) 也将抛出 NullPointerException。【这里也给了我们一种比较两个数据内容的方法compareTo,如果返回值为0说明比较的内容相同,在下一节详细方法介绍中我们再探讨!】。建议（虽然不是必需的）最好使自然排序与 equals 一致。这是因为在使用自然排序与 equals 不一致的元素（或键）时，没有显式比较器的有序集合（和有序映射表）行为表现“怪异”。尤其是，这样的有序集合（或有序映射表）违背了根据 equals 方法定义的集合（或映射表）的常规协定。 例如，如果将两个键 a 和 b 添加到没有使用显式比较器的有序集合中，使 (!a.equals(b) && a.compareTo(b) == 0)，那么第二个 add 操作将返回 false（有序集合的大小没有增加），因为从有序集合的角度来看，a 和 b 是相等的。
实际上，所有实现 Comparable 的 Java 核心类都具有与 equals 一致的自然排序。java.math.BigDecimal 是个例外，它的自然排序将值相等但精确度不同的 BigDecimal 对象（比如 4.0 和 4.00）视为相等。 从数学上讲，定义给定类 C 上自然排序的关系式 如下：
{(x, y)|x.compareTo(y) <= 0}。
整体排序的商是：
{(x, y)|x.compareTo(y) == 0}。
它直接遵循 compareTo 的协定，商是 C 的等价关系，自然排序是 C 的整体排序。当说到类的自然排序与 equals 一致 时，是指自然排序的商是由类的 equals(Object) 方法定义的等价关系。
{(x, y)|x.equals(y)}。
此接口是 Java Collections Framework 的成员。
2. 接口方法详读
接口和类一样都是对共有功能的抽象，不同的是类中的功能是具体的实现，而接口的则是对一个功能的抽象。下面我们了解一下Comparable接口的抽象方法，该接口只提供了一个方法，接口方法如下：
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int |
如上所诉，该方法用于比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。 根据不同类的实现返回不同，大部分返回1,0和-1三个数，如下测试：
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@Test public void test1(){ Integer i1 = 3; Integer i2 = 7; System.out.println(i2.compareTo(i1));//1 } |
- 实现类必须确保对于所有的 x 和 y 都存在 sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x)) 的关系。（这意味着如果 y.compareTo(x) 抛出一个异常，则 x.compareTo(y) 也要抛出一个异常。）
- 实现类还必须确保关系是可传递的：(x.compareTo(y)>0 && y.compareTo(z)>0) 意味着 x.compareTo(z)>0。
- 最后，实现者必须确保 x.compareTo(y)==0 意味着对于所有的 z，都存在 sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))。 强烈推荐 (x.compareTo(y)==0) == (x.equals(y)) 这种做法，但并不是 严格要求这样做。一般来说，任何实现 Comparable 接口和违背此条件的类都应该清楚地指出这一事实。推荐如此阐述：“注意：此类具有与 equals 不一致的自然排序。”
在前面的描述中，符号 sgn(expression) 指定 signum 数学函数，该函数根据 expression 的值是负数、零还是正数，分别返回 -1、0 或 1 中的一个值。
注意会抛出的异常:ClassCastException - 如果指定对象的类型不允许它与此对象进行比较。
3. 接口方法的实践操作
编程最好的学习莫过于大量的代码,通过代码发现问题,下面我们就自己来实践一下Comparable的方法.
3.1 String和Integer对于compareTo()的实现
String和Integer这两个类都实现了Comparable接口,都对compareTo方法进行了实现,下面我们通过源码来看一下它们各自对于该方法的具体实现:
private final char value[];//String的底层是字符数组 a.compareTo(b) public int compareTo(String anotherString) { int len1 = value.length;//获取调用该方法的字符串的长度a int len2 = anotherString.value.length;//获取比较字符串的长度b int lim = Math.min(len1, len2);//(a <= b) ? a : b; min底层代码 这句代码是为了获取较短的字符串的长度 char v1[] = value; //创建两个字符数组,分别指向这两个字符串的所在 char v2[] = anotherString.value; //循环比较,循环次数,是较短的字符串的长度,如果用较长的字符串的长度,那么会出现nullPointException int k = 0; while (k < lim) { char c1 = v1[k]; char c2 = v2[k]; //比较相对应索引的元素,如果元素不同则比较返回中间差距的顺序,如果相等,那么就继续循环比较 if (c1 != c2) { return c1 - c2;//字符对应的Unicode码表中的数字,这也就是为什么说String是按照字典书序比较的,如a比b靠前,那么a对应的数字比b小,相减返回负数,差多少顺序,就返回多少 } k++; } //如果两个字符串的长度不同,其它都相同,那么返回的就是长度的差距了 return len1 - len2; }
我们可以看到String对于compareTo的实现就是依据Unicode码表中字符对应的数字来判断的,返回的是字符串长度差或者是字符间在码表上的差距,依据具体情况,返回也不同.下面我们看看Integer的compareTo();
//Integer的compareTo方法,底层依据的是compare方法,这个方法是Comparator接口的一个方法 public int compareTo(Integer anotherInteger) { //实际上Integer的比较是通过Integer中包括的整数来比较的 return compare(this.value, anotherInteger.value); } public static int compare(int x, int y) {//a.compateTo(b) //如果a比b小,那么返回-1,相等就是0,否则就是1 return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1); }
有了对String和Integer的compareTo的实现的了解,下面我们试着自己来实现一个类的compareTo方法;
package cn.comparable.introduce; public class ComparableLength implements Comparable<ComparableLength>{ @Override public int compareTo(ComparableLength o) { int len1 = Integer.toString(this.hashCode(), 16).length(); int len2 = Integer.toString(o.hashCode(), 16).length(); return (len1 - len2 > 0) ? 1 : -1 ; } public String sort(ComparableLength cl){ if(this.compareTo(cl) == 1){ return "该对象比后者hashcode长度长"; }else { return "该对象比后者hashcode长度短,也可能相等"; } } }
@Test public void test3(){ ComparableLength c1 = new ComparableLength(); ComparableLength c2 = new ComparableLength(); ComparableLength c3 = new ComparableLength(); ComparableLength c4 = c1; System.out.println(c1.sort(c2) + c1.hashCode()); System.out.println(c2.sort(c1)); System.out.println(c2.sort(c3) + c2.hashCode()); System.out.println(c1.sort(c3) + c3.hashCode()); System.out.println(c4.sort(c3) + c4.hashCode()); }
如上我们自己也能写一个比较方法了,但是这个方法只简单比较了一下对象的hashcode的长度，下面我们比较一下hashcode是否相等，和equals()返回同样结果,这也是建议我们做的;
package cn.comparable.introduce; import org.junit.runner.manipulation.Sortable; public class ComparableLength implements Comparable<ComparableLength>{ public String sort(ComparableLength c2){ if(this.compareTo(c2) == 1) return "这两个对象不是同一个对象"; else return "这两个对象是同一个对象"; } @Override public int compareTo(ComparableLength o) { String str1 = Integer.toString(this.hashCode()); String str2 = Integer.toString(o.hashCode()); int len1 = str1.length(); int len2 = str2.length(); char[] ch1 = str1.toCharArray(); char[] ch2 = str2.toCharArray(); int lim = len1 - len2 ; if(lim == 0){ int k = 0; while (k < len1) { char char1 = ch1[k]; char char2 = ch2[k]; if(char1 != char2) return 1; k++; } }else if(lim != 0) return 1; return 0; } }
@Test public void test4(){ ComparableLength c1 = new ComparableLength(); ComparableLength c2 = new ComparableLength(); ComparableLength c3 = new ComparableLength(); ComparableLength c4 = c1; System.out.println(c1.sort(c2) + "--"+c1.equals(c2)+"--"+c1.hashCode()); System.out.println(c2.sort(c1) + "--"+c2.equals(c1)); System.out.println(c2.sort(c3) + "--"+c2.equals(c3)+"--"+c2.hashCode()); System.out.println(c1.sort(c3) + "--"+c1.equals(c3)+"--"+ c3.hashCode()); System.out.println(c4.sort(c1) + "--"+c4.equals(c1)+"--"+ c4.hashCode()); }
我们发现可以实现该功能;
Java中除了提供一个比较方法的接口外,还提供了一个比较器的接口Comparator,下节我们来读一下Comparator。
